(PhysOrg.com) -- Een nieuwe, eenstapsmethode voor het vervaardigen van microcapsules, die potentiële commerciële toepassingen hebben in onder meer de geneeskunde, landbouw en diagnostiek, is ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Cambridge. De bevindingen zijn afgelopen vrijdag (10 februari) gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap .

De mogelijkheid om materialen te omsluiten in capsules met een diameter van 10 tot 100 micrometer, terwijl zowel de capsulestructuur als de kerninhoud nauwkeurig wordt gecontroleerd, is een belangrijk punt van zorg in de biologie, scheikunde, nanotechnologie en materiaalkunde.

Momenteel, het produceren van microcapsules is arbeidsintensief en moeilijk op te schalen zonder in te boeten aan functionaliteit en efficiëntie. Microcapsules worden vaak gemaakt met behulp van een mal bedekt met lagen polymeren, vergelijkbaar met papier-maché. De uitdaging bij deze methode is het oplossen van de mal terwijl de polymeren intact blijven.

Nutsvoorzieningen, een samenwerking tussen de onderzoeksgroepen van professor Chris Abell en dr. Oren Scherman van de afdeling Chemie heeft een nieuwe techniek ontwikkeld om in één stap ‘slimme’ microcapsules in grote hoeveelheden te vervaardigen, met behulp van kleine druppeltjes water. Aanvullend, de afgifte van de inhoud van de microcapsules kan sterk worden gecontroleerd door het gebruik van verschillende stimuli.

De microdruppels, gedispergeerd in olie, worden gebruikt als sjablonen voor het bouwen van supramoleculaire assemblages, die zeer uniforme microcapsules vormen met poreuze omhulsels.

De techniek maakt gebruik van copolymeren, gouden nanodeeltjes en kleine tonvormige moleculen genaamd cucurbiturillen (CB's), om de microcapsules te vormen. De CB's fungeren als miniatuur 'handboeien', het samenbrengen van de materialen op het olie-water grensvlak.

"Deze methode biedt verschillende voordelen ten opzichte van de huidige methoden, aangezien alle componenten voor de microcapsules in één keer worden toegevoegd en onmiddellijk bij kamertemperatuur worden samengevoegd, ” zei hoofdauteur Jing Zhang, een promovendus in de onderzoeksgroep van professor Abell. “Tijdens de vorming van de microcapsules kunnen verschillende ‘ladingen’ tegelijkertijd efficiënt worden geladen. De dynamische supramoleculaire interacties maken controle over de porositeit van de capsules en de getimede afgifte van hun inhoud mogelijk met behulp van stimuli zoals licht, pH en temperatuur.”

De capsules kunnen ook worden gebruikt als substraat voor oppervlakteversterkte Raman-spectroscopie (SERS), een ultragevoelige, niet-destructieve spectroscopische techniek die de karakterisering en identificatie van moleculen mogelijk maakt voor een breed scala aan toepassingen, inclusief omgevingsdetectie, forensische analyse en medische diagnose.